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随着能源短缺与环境问题的日益突显,纯电动汽车以其低污染、节约能源、热效率高等优势得到了重视和发展,被认为汽车工业的未来。为满足车辆所需能量,大容量电池的研究是非常有必要的。随着电池规格的增大,充放电电流的增加及热量的积聚会出现许多热稳定性的问题,进而影响电池的寿命和性能,并造成安全隐患。锂电池的热管理问题也成为制约其进一步发展和应用的瓶颈。 本文以当前节能减排的大环境和大功率车用锂电池组应用中亟须解决的散热问题为背景,将具有高效传热性能的平板微热管阵列应用于锂电池的散热技术研究中,通过实验和数值模拟分析,设计出适合锂电池箱的新型散热方式。该散热过程利用热管内工作介质(传热流体)发生相变传输热量,将热量极快的从电池中带出,最终通过散热翅片将热量传递到空气中。 论文通过实验测试了60Ah磷酸铁锂电池的充放电温升,进而通过计算得到单体电池的单位体积散热量。并以此作为边界条件通过数值模拟计算得到单体电池的温升与实验结果基本吻合。对比自然对流条件下电池在加热管和散热翅片前后的温度变化可得,热管的使用能有效地降低电池的温度。进一步的模拟得到强化电池散热的条件有:增加对流换热系数;降低环境温度及电池的初始温度;增加散热翅片的数量、翅厚及减小翅距;热管冷凝段、中间段的增长及导热系数的增大;热管和翅片宽度的增加。此外,电池组中电池单体的排列形式及排列间距对电池散热的影响不大。最后,对实际电池箱进行两种规格电池单体的布置、热管及翅片的配置和整体温度场的模拟分析。 本文的研究结果将有助于扩展平板微热管阵列的应用范围,有效地解决实际应用中车用大功率锂电池的散热问题,并为今后基于平板微热管阵列的车用锂电池组散热装置的研制及市场化提供了理论依据。